专利名称：一种纳米二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于钛白粉的生产技术领域，涉及到钛白粉生产过程中用的一种纳米二氧化钛脱硝催化剂，特别是一种同时掺杂镧和负载金的二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺。
背景技术：
TiO2是一种非常有发展前途的NOx废气的污染治理材料，但是由于光催化反应速率低，限制了其在工业中的应用，因此，贵金属(Pt、Ru、Au)掺杂改性是目前公认的提高TiO2光催化反应性能的一种较有效的方式。金Au作为活性组分具有较好的 催化效果，且其价格相对于钼、钯等贵金属较为低廉，能从一定程度上降低了原材料的成本；而以具有多相光催化性能的半导体二氧化钛TiO2为载体，将会兼具二者的优势，与活性组分产生协同效应。可是，Au / TiO2催化剂的主要缺点就是热稳定性差，一般在300°C以上焙烧时就会部分或者完全失活，由于脱硝催化剂的工作环境是在320-450°C，这就使得改善Au / TiO2催化剂的热稳定性成为必须解决的问题。经过我们的研究发现，三氧化二镧La2O3作为一种结构助剂，对表面高分散的贵金属具有较好地热稳定性，向TiO2中掺杂少量的La3+可以提高TiO2的热稳定性，改善催化活性。因此我们考虑，如果能将镧La和金Au —起掺杂在二氧化钛中的话，效果则非常显著。。
发明内容
本发明的目的就是为了解决二氧化钛脱硝催化剂在具有更好的光催化性能的同时提高热稳定性的技术难题，设计了一种纳米二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺，使二氧化钦中同时惨杂俩与金，最终达到提闻热稳定性的目的。本发明为实现发明目的采用的技术方案是，一种纳米二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺，包括在二氧化钛中掺杂金属元素的工序步骤，关键是在二氧化钛中掺杂金属元素的工序包括掺杂镧以及负载金的步骤，具体步骤包括
a、调配微乳液，准备油酸C18H3402、正丁醇C4H1Q0、第一NaOH溶液，体积比为C18H34O2 C4H10O =NaOH=I :(1. 5-2. 5) : (3-5)，混合后备用；
b、配置TiCl4油溶液，以TiCl4为溶质，以油酸C18H34O2和正丁醇C4HltlO为溶剂，再加入表面活性剂c-SAA，以上各物质的溶液体积比为TiCl4 =C18H34O2 =C4H10O C-SAA=I : (3-3. 5)(3-3. 5)(0. 01-0. 02)，并在以上所形成的混合油溶液中添加磷酸三丁酯，添加的体积为混合油溶液的4%-6%，形成TiCl4油溶液，备用；
C、将a步骤中的微乳液放入搅拌器中，准备硝酸镧La (NO3) 3 6H20,溶解于b步骤中配置的TiCl4油溶液中形成混合溶液，将以上混合溶液缓慢加入到搅拌器中，在室温下快速搅拌1-1. 5小时，得到H2TiO3沉淀，其中硝酸镧、TiCl4油溶液、微乳液的质量比控制在100 (3-5)(9-15)；
d、将上述沉淀先用丙酮以及无水乙醇洗涤，再在100-150°C下干燥2. 5-3. 5小时，得到固体粉末，研磨后用蒸馏水洗涤，再在100-150°C下干燥0. 5-1. 5小时，再经550-650°C高温炉中煅烧2-2. 5小时，得到掺镧的二氧化钛载体，记作La-TiO2 ；
d、准备浓度为1-1.2mol/L的HAuCl4溶液，将第二 NaOH溶液作为沉淀剂；
e、用第二NaOH溶液将HAuCl4溶液的PH值调为8，然后将c步骤中得到的La-TiO2粉末加入至HAuCl4溶液中，La-TiO2粉末与HAuCl4的质量比为(110-120): I，之后继续加入NaOH溶液将PH值调为8 ;
f、将步骤e中形成的悬浮液在80-90°C下剧烈搅拌I.5-2. 5小时，冷却至室温，经洗涤、过滤、干燥后，再经高温焙烧12-18小时得到负载Au的La-TiO2，记作Au/La_Ti02。本发明的关键技术是在制备二氧化钛时，进行掺杂镧以及负载金的制作工序，负载金可以提高光催化性能，而掺杂镧可以提高热稳定性，二者结合达到了非常显著的效果。并且加入c-SAA作为表面活性剂，为提高二氧化钛表面活性起到辅助作用，经过实验过程以及测试结果，最终达到了预期的目的，对脱硝催化剂的生产领域具有重大的意义。
图I是本发明的制备工艺生产出的Au/La-Ti02的热稳定曲线示意图。
具体实施例方式一种纳米二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺，包括在二氧化钛中掺杂金属元素的工序步骤，关键是在二氧化钛中掺杂金属元素的工序包括掺杂镧以及负载金的步骤，具体步骤包括
a、调配微乳液，准备油酸C18H3402、正丁醇C4H1Q0、第一NaOH溶液，体积比为C18H34O2 C4H10O =NaOH=I :(1. 5-2. 5) : (3-5)，混合后备用；
b、配置TiCl4油溶液，以TiCl4为溶质，以油酸C18H34O2和正丁醇C4HltlO为溶剂，再加入表面活性剂c-SAA，以上各物质的溶液体积比为TiCl4 =C18H34O2 =C4H10O C-SAA=I : (3-3. 5)(3-3. 5)(0. 01-0. 02)，并在以上所形成的混合油溶液中添加磷酸三丁酯，添加的体积为混合油溶液的4%-6%，形成TiCl4油溶液，备用；
C、将a步骤中的微乳液放入搅拌器中，准备硝酸镧La (NO3) 3 6H20,溶解于b步骤中配置的TiCl4油溶液中形成混合溶液，将以上混合溶液缓慢加入到搅拌器中，在室温下快速搅拌1-1. 5小时，得到H2TiO3沉淀，其中硝酸镧、TiCl4油溶液、微乳液的质量比控制在100 (3-5)(9-15)；
d、将上述沉淀先用丙酮以及无水乙醇洗涤，再在100-150°C下干燥2. 5-3. 5小时，得到固体粉末，研磨后用蒸馏水洗涤，再在100-150°C下干燥0. 5-1. 5小时，再经550-650°C高温炉中煅烧2-2. 5小时，得到掺镧的二氧化钛载体，记作La-TiO2 ；
d、准备浓度为1-1.2mol/L的HAuCl4溶液，将第二 NaOH溶液作为沉淀剂；
e、用第二NaOH溶液将HAuCl4溶液的PH值调为8，然后将c步骤中得到的La-TiO2粉末加入至HAuCl4溶液中，La-TiO2粉末与HAuCl4的质量比为(110-120): I，之后继续加入NaOH溶液将PH值调为8 ;
f、将步骤e中形成的悬浮液在80-90°C下剧烈搅拌I.5-2. 5小时，冷却至室温，经洗涤、过滤、干燥后，再经高温焙烧12-18小时得到负载Au的La-TiO2，记作Au/La_Ti02。所述的步骤a中，第一 NaOH溶液浓度为2-4mol/L。当为2 mo I/L时，体积份数相对要加的多一些，当为4mol/L时，体积份数相对可以少加一些。所述的步骤e中，NaOH溶液浓度为0. 8-1. 2mol/L。所述的步骤c中，搅拌速率为1250-1300r/min。所述的步骤f中，搅拌速率为1250-1300r/min。所述的步骤f中，焙烧过程分为三个阶段焙烧在温度为350_360°C下焙烧4_6小时；然后在480-495°C下焙烧4-6小时；最后在500_510°C下焙烧4_6小时。本发明在具体实施时，以下是我们列举的6组实验数据，
表I :
权利要求
1.一种纳米二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺，包括在二氧化钛中掺杂金属元素的工序步骤，其特征在于在二氧化钛中掺杂金属元素的工序包括掺杂镧以及负载金的步骤，具体步骤包括 a、调配微乳液，准备油酸C18H3402、正丁醇C4H1Q0、第一NaOH溶液，体积比为C18H34O2 C4H10O =NaOH=I (1. 5-2. 5) : (3-5)，混合后备用； b、配置TiCl4油溶液，以TiCl4为溶质，以油酸C18H34O2和正丁醇C4HltlO为溶剂，再加入表面活性剂c-SAA，以上各物质的溶液体积比=TiCl4 =C18H34O2 =C4H10O C-SAA=I :(3-3. 5)(3-3. 5)(0. 01-0. 02)，并在以上所形成的混合油溶液中添加磷酸三丁酯，添加的体积为混合油溶液的4%-6%，形成TiCl4油溶液，备用； C、将a步骤中的微乳液放入搅拌器中，准备硝酸镧La (NO3) 3 · 6H20,溶解于b步骤中配置的TiCl4油溶液中形成混合溶液，将以上混合溶液缓慢加入到搅拌器中，在室温下快速搅拌1-1. 5小时，得到H2TiO3沉淀，其中硝酸镧、TiCl4油溶液、微乳液的质量比控制在100 (3-5)(9-15)； d、将上述沉淀先用丙酮以及无水乙醇洗涤，再在100-150°C下干燥2. 5-3. 5小时，得到固体粉末，研磨后用蒸馏水洗涤，再在100-150°C下干燥O. 5-1. 5小时，再经550-650°C高温炉中煅烧2-2. 5小时，得到掺镧的二氧化钛载体，记作La-TiO2 ； d、准备浓度为1-1.2mol/L的HAuCl4溶液，将第二 NaOH溶液作为沉淀剂； e、用第二NaOH溶液将HAuCl4溶液的PH值调为8，然后将c步骤中得到的La-TiO2粉末加入至HAuCl4溶液中，La-TiO2粉末与HAuCl4的质量比为(110-120): I，之后继续加入NaOH溶液将PH值调为8 ; f、将步骤e中形成的悬浮液在80-90°C下剧烈搅拌I.5-2. 5小时，冷却至室温，经洗涤、过滤、干燥后，再经高温焙烧12-18小时得到负载Au的La-TiO2，记作Au/La_Ti02。
2.根据权利要求I所述的一种纳米二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺，其特征在于所述的步骤a中，第一 NaOH溶液浓度为2_4mol/L。
3.根据权利要求I所述的一种纳米二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺，其特征在于所述的步骤e中，第二 NaOH溶液浓度为O. 8-1. 2mol/L。
4.根据权利要求I所述的一种纳米二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺，其特征在于所述的步骤c中，搅拌速率为1250-1300r/min。
5.根据权利要求I所述的一种纳米二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺，其特征在于所述的步骤f中，搅拌速率为1250-1300r/min。
6.根据权利要求I所述的一种纳米二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺，其特征在于所述的步骤f中，焙烧过程分为三个阶段焙烧在温度为350-360°C下焙烧4-6小时；然后在480-495°C下焙烧4-6小时；最后在500_510°C下焙烧4-6小时。
全文摘要
一种纳米二氧化钛脱硝催化剂的制备工艺，解决二氧化钛脱硝催化剂在具有更好的光催化性能的同时提高热稳定性的技术难题，工艺包括在二氧化钛中掺杂金属元素的工序步骤，关键是在二氧化钛中掺杂金属元素的工序包括掺杂镧以及负载金的步骤，本发明的关键技术是在制备二氧化钛时，进行掺杂镧以及负载金的制作工序，负载金可以提高光催化性能，而掺杂镧可以提高热稳定性，二者结合达到了非常显著的效果。经过实验过程以及测试结果，最终达到了预期的目的，对脱硝催化剂的生产领域具有重大的意义。
文档编号B01D53/90GK102773098SQ201210307469
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者张千, 张建平 申请人:河北麦森钛白粉有限公司